Lo storico Twins Study della NASA ha studiato gli astronauti gemelli identici Scott e Mark Kelly e ha fornito nuove informazioni sugli effetti sulla salute del trascorrere del tempo nello spazio.

La professoressa della Colorado State University Susan Bailey era uno degli oltre 80 scienziati di 12 università che hanno condotto ricerche sull'esperimento da manuale; Mark è rimasto sulla Terra mentre Scott ha orbitato in alto per quasi un anno. L'enorme sforzo è stato coordinato dal programma di ricerca umana della NASA.

Bailey ha continuato la sua ricerca della NASA e ora si unisce a più di 200 investigatori provenienti da dozzine di accademici, governo, gruppi aerospaziali e industriali pubblicheranno un pacchetto di 30 articoli scientifici in cinque riviste Cell Press il 25 novembre.

Jared Luxton, che ha recentemente conseguito il dottorato in biologia cellulare e molecolare presso la CSU, è il primo autore di due degli studi. Ora è un data scientist presso il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti a Fort Collins.

La ricerca, che include un documento generale che copre ciò che gli investigatori hanno appreso sulle caratteristiche fondamentali del volo spaziale, rappresenta il più grande insieme di dati sulla biologia spaziale e sugli effetti sulla salute degli astronauti mai prodotto.

Per Bailey, è anche una pietra miliare che segna molti anni di lavoro con la NASA, che includeva il suo ruolo principale negli studi di base sulle radiazioni e l'onore di essere selezionata come ricercatrice per lo studio sui gemelli e progetti di ricerca concomitanti che coinvolgevano gli astronauti. Durante questo periodo, diversi studenti laureati nel suo laboratorio hanno conseguito diplomi di dottorato sotto il suo tutoraggio.

"Ora abbiamo una base su cui costruire:cose che sappiamo cercare nei futuri astronauti, compresi i cambiamenti di lunghezza dei telomeri e le risposte al danno del DNA, " Bailey ha detto. "Andando avanti, il nostro obiettivo è quello di avere un'idea migliore dei meccanismi sottostanti, di ciò che accade durante il volo spaziale di lunga durata nel corpo umano e di come varia tra le persone. Non tutti rispondono allo stesso modo. Questa è stata una delle cose positive di avere una coorte più ampia di astronauti in questi studi".

Studiare le estremità dei cromosomi, con implicazioni per l'invecchiamento

Bailey è un esperto di telomeri e danni al DNA indotti dalle radiazioni, aree di ricerca che erano di vivo interesse in tutto il mondo quando è stato pubblicato lo studio sui gemelli. In quello studio, lei e il suo team hanno scoperto che i telomeri di Scott nei suoi globuli bianchi si sono allungati mentre erano nello spazio, e successivamente è tornato a una lunghezza quasi normale dopo essere tornato sulla Terra.

I telomeri sono "cappucci" protettivi alle estremità dei cromosomi che si accorciano man mano che una persona invecchia. Grandi cambiamenti nella lunghezza dei telomeri potrebbero significare che una persona è a rischio di invecchiamento accelerato o delle malattie che accompagnano l'invecchiamento, malattie cardiovascolari e cancro per esempio.

Nelle ultime ricerche, Bailey, Luxton, Il Senior Research Associate Lynn Taylor e il team hanno studiato un gruppo di 10 astronauti non imparentati, compreso l'allume della CSU Dr. Kjell Lindgren, confrontando i risultati con i risultati dei gemelli Kelly. I ricercatori non hanno avuto accesso al sangue in volo e ad altri campioni per tutti i membri dell'equipaggio, ma Bailey ha detto che avevano campioni di sangue prima e dopo il volo spaziale per tutti.

Le indagini hanno coinvolto astronauti che hanno trascorso circa sei mesi sulla Stazione Spaziale Internazionale in orbita terrestre bassa, che è protetto da alcune radiazioni spaziali. Nonostante la protezione, gli scienziati hanno trovato prove di danni al DNA che potrebbero essere segnali di avvertimento di potenziali effetti sulla salute.

Nuova scoperta dello stress ossidativo

Tra le nuove scoperte, il team di ricerca ha scoperto che lo stress ossidativo cronico durante il volo spaziale ha contribuito all'allungamento dei telomeri osservato. Hanno anche scoperto che gli astronauti in generale avevano telomeri più corti dopo il volo spaziale rispetto a prima. Il team ha anche osservato differenze individuali nelle risposte.

Per avere maggiori informazioni su questi risultati, La squadra di Bailey ha anche studiato alpinisti gemelli che hanno scalato il Monte Everest, un ambiente estremo sulla Terra. I gemelli non arrampicatori sono rimasti a quota più bassa, compreso a Boulder, Colorado. Sorprendentemente, il team ha trovato prove simili di stress ossidativo e cambiamenti nella lunghezza dei telomeri negli scalatori.

Cristoforo Massone, professore associato presso Weill Cornell Medicine e coautore con Bailey, ha eseguito analisi di espressione genica sugli scalatori del Monte Everest. Ha trovato prove di una telomerasi indipendente, percorso basato sulla ricombinazione del mantenimento della lunghezza dei telomeri noto per provocare telomeri più lunghi.

Bailey ha detto che quando si verifica uno stress ossidativo cronico, danneggia i telomeri.

"Le cellule del sangue normali stanno morendo e cercano di sopravvivere, " ha detto. "Si stanno adattando al loro nuovo ambiente. Alcune cellule attiveranno un percorso alternativo per mantenere in funzione i loro telomeri. È simile a ciò che accade con alcuni tumori. Alcune delle cellule emergono da quel processo. Questo è quello che pensiamo di vedere anche durante il volo spaziale".

Luxton ha affermato che il meccanismo sopra descritto, noto come allungamento alternativo dei telomeri, o ALT:è stata una scoperta inaspettata.

"Di solito lo vedi nel cancro o negli embrioni in via di sviluppo, " Egli ha detto.

Prenditi cura dei tuoi telomeri

Simile alle conclusioni dello studio sui gemelli, Bailey ha affermato che le nuove scoperte hanno implicazioni per i futuri viaggiatori spaziali che stabiliscono una base sulla Luna o viaggiano su Marte, o anche come turista spaziale. Le missioni esplorative di lunga durata comporteranno tempi e distanze maggiori al di fuori della protezione della Terra.

Sebbene telomeri più lunghi nello spazio possano sembrare una buona cosa, forse anche una "fonte di giovinezza, La scienziata ha detto che sospetta un finale un po' diverso per la storia.

"Durata prolungata, o immortalità, di cellule che hanno subito danni al DNA indotti dalle radiazioni spaziali, come le inversioni cromosomiche, è una ricetta per aumentare il rischio di cancro, " lei disse.

Bailey ha detto che lei e il team hanno osservato un aumento delle frequenze di inversione in tutti i membri dell'equipaggio, durante e dopo il volo spaziale.

"I telomeri riflettono davvero il nostro stile di vita, sia dentro che fuori il pianeta, " ha detto Bailey. "Le nostre scelte fanno la differenza in quanto velocemente o quanto bene stiamo invecchiando. È importante prendersi cura dei propri telomeri".